CC BY
7
УДК 637.52 Библ. 26.
возможности и перспективы производства мясной продукции без пищевых добавок
Туниева Е.К., канд. техн. наук, Горбунова Н.А., канд. техн. наук ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: пищевые добавки, гидролизат белка, пищевые волокна, экстракты пряностей
Реферат
Представлен обзор зарубежной научно-технической литературы, рассматривающей возможности применения пищевых ингредиентов взамен стабилизаторов, антиокислителей, консервантов, ароматизаторов и красителей в мясной продукции. Показаны технологические функции ингредиентов, полученных из растительного и животного сырья.
oppoRTuNiTiEs AND prospects
of product№n of meat products wiTHouT food ADDiTiVEs
Tunieva E.K., Gorbunova N.A.
Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: food additives, protein hydrolyzate, dietary fiber, spice extracts
Summary
The review of foreign scientific and technical literature reviewing the use of food ingredients in place of stabilizers, antioxidants, preservatives, flavoring agents and coloring agents in meat products is presented. The technological functions of ingredients obtained from plant and animal raw materials are shown.
Применение пищевых добавок и ингредиентов имеет длинную историю, которая насчитывает несколько тысячелетий. Ещё в доисторические времена люди использовали поваренную соль и коптильный дым, древние египтяне применяли при приготовлении пищи уксус и мёд, древние римляне стабилизировали вина сернистым ангидридом. Широкое использование пищевых добавок началось в XIX в., однако только во второй половине ХХ в. добавки заняли устойчивое положение в пищевой промышленности как важнейшие пищевые микроингредиенты [1].
В настоящее время число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов в разных странах, достигает более 300, не считая комплексных добавок и ароматизаторов [1].
Традиционно пищевые добавки по функциональному назначению подразделяют на несколько групп [1].
□ вещества, регулирующие аромат и вкус пищевых продуктов (ароматизаторы, усилители вкуса и аромата, подсластители и т.д.) или улучшающие цвет пищевых продуктов (красители, фиксаторы окраски, отбеливатели);
□ вещества, регулирующие консистенцию продуктов (стабилизаторы, загустители, гелеобразователи, пенообразователи эмульгаторы, наполнители и т.д.);
□ вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие сроки годности (консерванты, защитные газы, антиокислители и их синер-гисты).
Многие пищевые добавки имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Например, фосфат натрия в разных пищевых
системах может проявлять свойства регулятора кислотности, эмульгатора, стабилизатора, влагоудерживающего агента.
Вышеприведённая классификация основана на технологических функциях пищевых добавок, к которым не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов питания, например, витамины, микроэлементы, аминокислоты.
Настороженное отношение потребителей к добавкам с индексом Е привело к новой тенденции создания пищевых продуктов с ингредиентами без аллергенов, ГМО, усилителей вкуса, искусственных красителей, ароматизаторов и т.д.
Анализ зарубежных исследований в направлении создания мясных продуктов с «чистой этикеткой» показывает некоторые перспективы для развития этого сегмента рынка.
Наиболее распространенными струк-турообразователями являются растительные белковые препараты, использование которых при производстве мясной продукции позволяет скорректировать их химический состав, увеличить сбалансированность белка, улучшить функциональные свойства мясного сырья, особенно в случае использования мяса с признаками РББ или высокого содержания жиросырья, уменьшить калорийность и сформировать высокое качество готовых продуктов, а также снизить себестоимость вырабатываемой продукции. Однако, несмотря на высокую биологическую ценность и функциональные характеристики соевых белков, генетическая модификация семян соевых бобов привела к негативному отношению потребителей к продукции, содержащей продукты переработки сои. В связи с этим практический интерес представляет использование других бобовых культур, не подвержен-
ных генетической модификации. В этом плане перспективной культурой является горох и пшеница.
Стоит отметить, что до недавнего времени использование гороховых белков в мясной промышленности было ограничено в виду невысоких функциональных и органолептических свойств гороховых белков, в первую очередь специфического запаха и вкуса. В последние годы способы производства продуктов переработки гороха вышли на новый уровень с использованием биотехнологических методов и позволили получать гороховые белки с улучшенными вкусовыми и функциональными показателями. Так, использование гороховых волокон в говяжьих котлетах позволило сократить потери влаги и жира при термической обработке с использованием микроволновой энергии малой мощности [2]. Кроме того, гороховые белки представляют интерес в качестве структурообразователей при изготовлении вареных и полукопченых колбас.
В сельскохозяйственном колледже Университета Сан-Пауло исследовали потенциальную возможность применения выжимок ананаса для стабилизации консистенции при производстве экс-трудированных продуктов типа снеков и для обогащения пищевых продуктов клетчаткой. Выжимки имели низкое содержание жира (0,61 %) и высокое содержание пищевой клетчатки (45,22%). На основании проведенных исследований были даны рекомендации по использованию выжимок ананаса в количестве 10,5 и 21,0% для обогащения продуктов клетчаткой [3].
Среди структурообразователей без индексов Е интерес также представляет использование пищевых волокон, обладающих влагосвязывающей и жиро-
эмульгирующей способностью. Кроме того, в последние десятилетия производители пищевых волокон предложили новые продукты, адаптированные для применения в мясной промышленности. Информирование общественности о преимуществах пищевых волокон постоянно растет, и этот факт маркетинг использует для привлечения потребителя, что особенно прослеживается в Европе и Южной Америке. Функциональные свойства пищевых волокон делают их перспективными ингредиентами для создания мясных продуктов с пониженным содержанием жира, соли и фосфатов. Однако в отличие от фосфатов клетчатки не способны воздействовать на актоми-озиновый комплекс, поэтому их роль заключается только в связывании влаги и жира.
В дополнение к влаго- и жиросвязы-вающим свойствам пищевые волокна обладают способностью к связыванию желчных кислот в тонком кишечнике и их выведению из организма, снижению калорийности и холестерина в мясных продуктах. При этом исследователи рекомендуют совместное использование растворимых и нерастворимых клетчаток.
Ученые из Испании исследовали возможность использования пищевых волокон некоторых видов злаков и фруктов (пшеница, овес, яблоки, персики и апельсины) в производстве сухих ферментированных колбас. Были проведены исследования влияния добавления этих клетчаток на качественные характеристики колбас. Результаты сравнительного исследования колбасных изделий показали, что внесение пищевых волокон приводило к увеличению белка в опытных образцах и снижению жира, а также снижению потерь в результате сушки и увеличению выхода готовой продукции. Внесение пищевых волокон в количестве 3% и более приводило к ухудшению вкусовых качеств. Установлено, что добавление 3% клетчатки злаков в рецептуру значительно повышало, а добавление фруктовых пищевых волокон - снижало их прочностные характеристики. При этом наилучшие результаты были получены при добавлении пищевых волокон апельсинов. Стоит отметить, что сенсорные свойства такого продукта были подобны свойствам традиционных колбасных изделий [4].
Специалисты из Нидерландов представили в качестве веществ, регулирующих консистенцию мясной продукции, концентраты балластных веществ пшеницы, в состав которых входили целлюлоза, ксилополисахариды (продукты полимеризации ксилозы и арабинозы) и др.
растворимые и нерастворимые в воде пищевые волокна. Балластные вещества способствовали лучшему усвоению пищи, т.к. они способны абсорбировать как воду, так и масло. Оптимальная дозировка разработанной композиции -1-5% [5].
Преимущества использования белков плазмы и соевой клетчатки в качестве структурообразователей для изготовления вареных колбас с пониженным содержанием жира исследовали кубинские ученые. Образцы колбас с плазмой крови и соевыми волокнами обладали более плотной консистенцией, чем колбасы с традиционным содержанием жира. Установлено, что функциональные свойства плазмы крови, в частности способность связывать влагу, были существенно выше по сравнению влагосвязывающей способностью соевых волокон [6].
Еще одним примером натурального стабилизатора служит мука семян папайи, свойства которой изучили бразильские ученые. Для этого изготавливали рубленые полуфабрикаты (гамбургеры) с разным содержанием муки - 0, 1, 2, 3%. Внесение муки семян папайи способствовало лучшему удержанию влаги и уменьшению усадки гамбургера после термической обработки. Добавление муки в количестве 1 % не оказало влияние на инструментальные показатели цвета. Увеличение дозировки муки до 2% позволяло получить продукты с высокой органолептической оценкой [7].
Польские специалисты для изготовления мясных продуктов рекомендуют использование сухой пшеничной клейковины (глютена), полученного после водной экстракции небелковых компонентов из зерна пшеницы или пшеничной муки, содержащей не менее 80% сухого вещества. Количественное соотношение глиадина и глютенина в клейковине колеблется от 0,8 до 1,1. Аминокислотный состав глютена представлен преимущественно глутаминовой кислотой (35%) и пролином. Пшеничная клейковина характеризуется влагосвязывающей способностью - 140-250%, что позволяет использовать клейковину в качестве регулятора консистенции при изготовлении мясных продуктов [8].
В тоже время целью исследования, проведенного ирландскими учеными, было изучение влияния рисового крахмала и фрукто-олигосахаридов как заменителей фосфата и декстрозы в производстве цельнокусковых вареных окороков. Для этого готовили 25 рецептур рассолов, содержащих следующие компоненты: рисовый крахмал, фосфаты, декстроза и фрукто-олигосахариды
взамен сахара, и инъецировали мышцы тазобедренного отруба Bicepsfemoris и Semimembranosus [9].
Использование рисового крахмала способствовало увеличению влагосвя-зывающей способности цельнокусковых варёных окороков, при этом наилучшие результаты были достигнуты при включении в рецептуру посолочных рассолов рисового крахмала с фосфатами. Наилучшие результаты по оцениваемым показателям были получены при инъецировании мышц рассолом, содержащим 0,3% фосфатов и 1,2% рисового крахмала. Авторы обосновали возможность частичной или полной замены фосфатов с включением рисового крахмала и/или фрукто-олигосахаридов, хотя это приводило к снижению выхода (на 22%), но обеспечивало получение более полезного для здоровья продукта.
Китайские ученые исследовали возможность повышения нежности мяса яков, которое считается «зелёным» продуктом в Китае, путём применения водных экстрактов растений, включая экстракты имбиря и киви. Экстракты по отдельности и в сочетании друг с другом инъецировали в мясо перед вакуумной упаковкой, после чего его хранили при 4 °С в течение 21 дня [10].
Результаты показали, что обработка смесью двух растительных экстрактов способствовала ингибированию окисления липидов и улучшению нежности мяса яков более эффективно, чем экстракты имбиря или киви, использованные отдельно, указывая на существование синергетического эффекта экстрактов имбиря и киви для тендеризации мяса яка. Была определена оптимальная концентрация экстрактов для тендеризации мяса яка и ингибирования окисления ли-пидов - 0,18 % экстракта имбиря + 0,13% экстракта киви. Использование экстрактов не оказывало влияния на уровень рН, цвет, потери при термообработке и окисление миоглобина в мясе яка.
Еще один перспективный ингредиент, представляющий интерес в качестве влагосвязующего агента и заменителя жира - инулин. Многочисленные исследования позволили обосновать целесообразность использования инулина при изготовлении широкого ассортимента мясных продуктов. Новак Б. (Nowak B.) и др. установили, что наилучший результат с точки зрения как органолептических свойств, так и физико-химических характеристик был достигнут при внесении 6 % инулина, что позволило сократить калорийность на 22%. Кроме того, результаты исследований показали, что сосиски с инулином более стойкие к воздействию
микроорганизмов. Такое производство окажется заметно дороже производства традиционных мясных изделий. Как показывают данные, на сегодня потребители готовы платить за качественные и полезные для здоровья продукты [11].
Васильев Д. (УаБПеу Э.) и др. [12] исследовали качество и пищевую ценность сырокопченых колбас, изготовленных с добавлением инулина и гороховых волокон в качестве заменителей шпика. Традиционная сырокопченая колбаса (контроль) содержала 75% мяса и 25% шпика. В опытных образцах сырокопченых колбас шпик частично был заменен инулиновым порошком, инулиновой кре-мообразной пастой и гороховыми волокнами следующим образом: в сырокопченую колбасу I добавляли 2 % инулинового порошка и 1 % гороховых волокон, в сырокопченую колбасу II - 4% инулиновой кремообразной пасты и 1 % гороховых волокон и в сырокопченую колбасу III -8 % инулиновой кремообразной пасты и 1 % гороховых волокон.
Установлено, что величина рН и активности воды у опытных образцов сырокопченых колбас, содержащих инулин и гороховые волокна (рН = 4,8-4,9; а =0,90), были значительно ниже, чем
И ' " 1
у традиционной сырокопченой колбасы (рН =5,18; аи=0,93). Содержание жира в опытных колбасах I было ниже на 2,7 %, в образце II - на 3,9%, и образце III -на 8,0%, чем у традиционной колбасы. В то же время в сравнении с традиционной сырокопченой колбасой опытные колбасы содержали на 1,5-1,8% больше мышечного белка и на 0,8-1,1 % меньше белка соединительной ткани. В сравнении с традиционной сырокопченой колбасой калорийность разработанных колбас I была ниже на 4,8 %, II - на 7,4 %, а III - на 16,9%.
С точки зрения маркетингового хода интерес представляют исследования возможности использования белковых гидролизатов в качестве альтернативы глутамату натрия. Содержание в гидро-лизатах белка значительного количества летучих компонентов, а также хлорида натрия обуславливает их влияние на формирование запаха и вкуса готового продукта. Присутствие в составе антиок-сидантных веществ - изофлавоноидов, замедляющих окисление жира, является немаловажным качеством белковых ги-дролизатов [13].
Таким образом, использование ги-дролизатов белка может представлять интерес не только в качестве замены глутамата натрия, но и антиокислителей.
Еще один ингредиент, обладающий сразу несколькими функциями - стаби-
лизатор, антиокислитель и криопротек-тор - трегалоза, полученная из крахмала путем ферментативного процесса. В пищевой промышленности широко используются ее свойства как влагоудер-живающего агента для формирования структуры продуктов. Дополнительное преимущество трегалозы - ее антиокислительные свойства. Трегалоза способна подавить горечь, резкие ароматы и сопутствующие нежелательные запахи. Тре-галоза была принята в качестве нового пищевого ингредиента в соответствии с условиями GRAS в США и ЕС. Она обладает свойствами, которые не характерны для других сахаров, и тем самым охватывает широкий спектр потребления, основным из которых является ее использование в пищевых технологиях [14].
В качестве природных антиокислителей могут применяться различные эфирные масла [15, 16], пряности и экстракты пряностей [18, 19, 20].
Природные вещества с противоми-кробным действием выявлены в очень широком ассортименте съедобных и лекарственных растений (базилик, тмин, кардамон, корица, фенхель, чеснок, виноград, мята, горчица, розмарин и др.), микроорганизмов (ацидофилин, низин, педиоцины, нитамицин и др.) и животных (хитозан, дефензины, лактоферрин, лизоцим и др.).
С целью ингибирования роста сальмонелл без применения пищевых добавок с индексом Е специалисты из Турции предложили использование фермента z-Polylysine, лауринового аргината и сульфата кальция для распыления на поверхность тушек кур [21].
Турецкими учеными оценивалась антимикробная активность против золотистого стафилококка (S. аureus) экстракта коры сосны Pinuspinea, которая растет в западной части Турции при приготовлении красного мяса. Для этой цели S. aureus был нанесен на мясо в количестве 103 КОЕ/г и затем добавлен экстракт коры сосны в концентрации 1 %. После этого мясо хранили при 4 °C в течение 9 суток. Количество S. aureus составило 7,9 •Ю2 КОЕ/г после 6 дней и 7.1 -102 КОЕ/г после 9 дней хранения. Для контрольных образцов мяса эти значения составили 13,7 • 102 и 17,2 • 102 КОЕ/г через 6 и 9 суток хранения. Таким образом, экстракт коры сосны может обеспечить защиту от золотистого стафилококка и может быть использован в качестве консервирующего вещества для мясных продуктов [21].
Бактериоцин Pediocin АсН может представлять интерес для использования при консервировании мяса и мясных
продуктов. Исследованиями установлено, что бактериоцин сохраняется в мясном фарше в течение 4 дней при 25°С, 15 дней - при 70С и более 3 месяцев -в замороженных при температуре минус 25 °С образцах. Кроме того, он сохраняет противомикробные свойства при облучении дозами до 7.0 кГрей и обработке высоким гидростатическим давлением до 600 МПа. При этом отмечено, что темп снижения активности Pediocin АсН ниже в образцах фарша с большим размеров кусочков мяса [22].
Использование овощей в качестве заменителя нитрита натрия возможно из-за значительного количества нитратов, которые были обнаружены в некоторых овощах, таких как сельдерей, шпинат, редис и листья салата, которые могут содержать более 2500 мг/л нитратов [23].
По данным Себранек (БеЬгапек), овощные соки из моркови, сельдерея, свеклы и шпината содержат 171 ррт, 2114 ррт, 2273 ррт и 3227 ррт нитратов соответственно и могут быть его потенциальными источниками при производстве мясных продуктов [24].
Бельгийские ученые предложили в качестве альтернативы нитрита или нитрата при посоле мяса использовать экстракт шпината [25]. В качестве объекта исследования использовали измельченную свинину, в состав которой добавляли: нитрит натрия Е 250, экстракт шпината, полученный из лиофилизиро-ванного шпината путем ферментации. Кроме того, в состав мясной системы добавляли хлорид натрия и аскорбинат натрия. В контрольный образец нитрит натрия и его заменители не вносили. Образцы хранили при температуре 3 оС в течение 2 суток, после чего вакууми-ровали и варили при температуре 70 оС в течение 40 минут. Результаты исследования показали, что сразу же после внесения содержание нитрита снизилось в 2 раза в образце с нитритом натрия Е 250 и в 4 раза в образце с природным нитратом. Скорость окислительных процессов в образцах с внесенным и природным нитритом не имела существенных отличий. Значение тиобарби-турового числа в безнитритном образце после варки составило 2,3 мг/г, в образцах, изготовленных с природным и внесенным нитритом, - менее 0,3 мг/г.
Результаты определения цветовых характеристик показали, что образец с естественным нитритом натрия отличался от образца с внесенным нитритом более высоким показателем светлоты и меньшим показателем красноты. Таким образом, использование шпината представляет интерес в качестве альтер-
нативного источника нитрита натрия для изготовления мясных продуктов.
В университете Айовы (США) проведены исследования по использованию порошка вишневого сока, содержащего значительное количество аскорбиновой кислоты и являющегося сильным восстановителем нитрита, но не оказывающего большого влияния на рН продукта. Оценка сыровяленой свинины, изготовленной с естественным источником нитрата (порошок сельдерея) и с добавлением 0,28 % вишневого порошка, показала, что применение порошка вишневого сока уменьшало содержание остаточного нитрита примерно на 50 %. Так, содержание остаточного нитрита снизилось с 61 ррт до 32 ррт через 12 недель хранения, при этом наибольшая интенсивность окраски достигалась к 4-м неделям хранения [24].
Наиболее целесообразно использовать порошки заменителей сока, так как соки имеют ограниченные сроки хранения, оказывают влияние на изменение рН продукта, и при составлении рецептур измельченных мясных продуктов необходимо учитывать жидкость, вносимую с ними.
Японскими учеными предложено использовать гималайскую (желтую) каменную соль для усиления образования красной окраски мяса при использовании небольших количеств нитрита натрия или даже при его отсутствии [26]. В процессе исследований осуществляли посол образцов мяса жёлтой солью или ЫаС! на уровне 2 % вместе с 0,1 % аскорбата натрия и нитрита натрия в диапазоне концентраций 0, 10, 30, 50 или 100 ррт. Образцы были термообработаны при 75 °С в течение 30 минут.
Установлено, что при использовании желтой соли показатель красноты и коэффициент образования цвета (СРк) были выше, чем при обработке хлоридом натрия. СРк превышал 70% даже при отсутствии в составе посолочной смеси нитрита натрия, что объясняется, вероятно, минеральным составом данной соли, в котором присутствуют определенное количество нитрита, нитрата натрия.
Содержание остаточного нитрита и нитрата в случае добавления жёлтой соли было несколько выше, чем при использовании поваренной соли, но не превышало допустимых значений.
В Институте несколько лет проводятся работы, направленные на снижение содержания фосфатов, нитрита натрия, глу-тамата натрия в мясных продуктах; проводятся исследования различных пищевых ингредиентов, позволяющих заменить пищевые добавки без ухудшения качества готового продукта. При этом нельзя не от-
метить, что в настоящее время пищевые добавки с индексом Е, применяющиеся в мясной промышленности, не вызывают сомнений в безопасности для здоровья при условии соблюдения гигиенических нормативов согласно ТР ТС 029/2012, и поэтому их несправедливо причислять к «нежелательным химическим веществам» в готовой продукции. Принимая во внимание настороженное отношение потребителей к пищевым добавкам, сформированное негативной информацией со
стороны средств массовой информации, тенденция в сторону использования природных ингредиентов с каждым годом набирает темпы, а перечень заменителей добавок становится все шире.
© контакты:
Туниева Елена Карленовна а lenatk@bk.ru Горбунова Наталия Анатольевна а ngorbunova@vniimp.ru
